MicroRNA與腸易激綜合征的相關(guān)性研究進(jìn)展

趙泓舒，陳民利

(浙江中醫(yī)藥大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)研究中心/比較醫(yī)學(xué)研究中心，杭州 310053)

MicroRNA與腸易激綜合征的相關(guān)性研究進(jìn)展

趙泓舒，陳民利

(浙江中醫(yī)藥大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)研究中心/比較醫(yī)學(xué)研究中心，杭州 310053)

腸易激綜合征(IBS)是一種常見的病因不明的紊亂性疾病。在IBS患者的血液微泡和結(jié)腸組織中存在一些失調(diào)的microRNA(miRNA)。對于miRNA的研究，最初階段可能作為一種新的途徑用來進(jìn)一步了解IBS的病理生理學(xué)特征，而最終將使用miRNA作為新的策略思考IBS的診斷和治療方法。目前，miRNA在IBS發(fā)病機(jī)制中的作用的研究報(bào)道甚少。本文主要對miRNA在IBS方面的研究進(jìn)行綜述。

腸易激綜合征;MicroRNA

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一種由個(gè)體生理、心理、社會等多方面因素綜合作用導(dǎo)致機(jī)體功能和心理的異常，表現(xiàn)為腹痛與排便異常為主癥伴有軀體多部位不適和多臟器功能不正常的功能性胃腸疾病，而今尚無法證實(shí)具有病理學(xué)形態(tài)異常［1］。近年來，IBS的研究已深入到了分子水平。由于腸屏蔽結(jié)構(gòu)和功能的破壞，導(dǎo)致選擇性運(yùn)輸?shù)鞍缀徒Y(jié)構(gòu)蛋白的錯(cuò)誤表達(dá)，使得腹瀉型腸易激綜合征(IBS－D)患者腸道通透性增加或引起輕微黏膜炎癥，從而導(dǎo)致肌間神經(jīng)元敏感，引起持續(xù)性炎癥，導(dǎo)致腹痛、腹瀉和腹脹［2］。腸道通透性增加的動物模型表明，這種腸道過敏可能是通過相關(guān)干擾素產(chǎn)生和肌球蛋白輕鏈激酶在腸上皮細(xì)胞的活化機(jī)制引起的［3－4］。然而，用乳酸桿菌治療通透性，防止應(yīng)激所致內(nèi)臟高敏感和增加結(jié)腸旁通透性，則是通過與上皮細(xì)胞骨架收縮的相互作用而起作用［5］。

最新研究表明，microRNA(miRNA)參與一些慢性疾病的進(jìn)程，也可能參與調(diào)節(jié)胃腸疾病。一些特異性的miRNA存在于腸道通透性增加的IBS－D患者的血液微泡和結(jié)腸活檢中［6］。其他研究也表明，在IBS和炎癥性腸病中特異性表達(dá)的miRNA改變血清素信號［7－8］。因此提出幾個(gè)重要問題:在胃腸道疾病中，什么是miRNA介導(dǎo)的基因調(diào)控機(jī)制?它可以是一個(gè)獨(dú)特的診斷及預(yù)后的工具嗎?在未來，特定的 miRNA能否在治療 IBS中發(fā)揮作用?對miRNA功能的更好理解將揭示IBS患者腸道失調(diào)的途徑。由于目前在IBS治療領(lǐng)域中缺乏有效的治療方法，模仿或抑制特定miRNA的靶基因表達(dá)將會成為一種新的預(yù)防和治療IBS的方法。

1 microRNA

miRNAs是一類長約19～25個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼RNA，普遍存在于各個(gè)物種中。不編碼蛋白質(zhì)，但可調(diào)控基因表達(dá)。miRNA是由70－100核苷酸的發(fā)夾pre－miRNA前體裂解，然后通過部分序列互補(bǔ)結(jié)合靶 mRNA的3’－UTR，導(dǎo)致翻譯抑制以及某種程度的mRNA降解。通過與靶mRNA蛋白編碼基因的不完全配對發(fā)揮 miRNA的具體職能［9］。miRNA的表達(dá)具有組織特異性和階段特異性，即在不同組織中表達(dá)有不同類型的miRNA，在生物發(fā)育的不同階段里有不同的miRNA表達(dá)。哺乳動物中大約三分之一的基因表達(dá)可能受到miRNA的調(diào)控［10］。由于miRNA已被證實(shí)參與和調(diào)控包括細(xì)胞發(fā)育、細(xì)胞凋亡、脂肪代謝、神經(jīng)元發(fā)育、細(xì)胞分化、激素分泌等在內(nèi)的多種生理過程。miRNA的表達(dá)差異可能與疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些良性疾病如炎癥，與正常組織相比也存在miRNA表達(dá)的差異。其在一些良性疾病發(fā)生機(jī)制中也可能起著重要的作用，而對于這方面的研究相對較少。

2 血液微泡

血液微泡是球形的膜碎片，大多數(shù)散布在細(xì)胞表面，承擔(dān)著細(xì)胞與細(xì)胞，細(xì)胞和器官之間交流的任務(wù)［11］。幾乎所有的細(xì)胞都可以從質(zhì)膜(微粒)或細(xì)胞內(nèi)吞小泡(外來體)釋放血液微泡［12］。越來越多證據(jù)表明血液微泡在細(xì)胞與細(xì)胞之間的溝通中發(fā)揮著舉足輕重的作用。它們可能是通過受體介導(dǎo)的相互作用直接刺激靶細(xì)胞，或者從起源細(xì)胞轉(zhuǎn)移各種生物活性分子，包括細(xì)胞膜受體、蛋白質(zhì)、mRNAs、miRNAs和細(xì)胞器。有研究還表明，脫落的膜微泡伴隨細(xì)胞活化［11－13］。微泡作為一種生理媒介物提供不同的分子信號，如在一定距離的細(xì)胞和器官中改變miRNA的表達(dá)譜。分子信號和血液微泡數(shù)量的改變可能被用來描述某些疾病的進(jìn)程，并可作為疾病診斷的新策略。

3 miRNA與IBS的關(guān)系

最近一項(xiàng)研究中統(tǒng)計(jì)了IBS患者的血液微泡miRNA表達(dá)譜數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了 miR－29a的表達(dá)上調(diào)［6］。這也證明了外源性 miR－29a具有調(diào)節(jié) IBS－D患者腸道通透性的潛在作用。除了miR－29a可以合成谷氨酰胺，對于miR－29a的靶向問題還有其他的預(yù)測。因此，對全身血液微泡的miRNA譜進(jìn)行分析，miRNA可能被作為IBS患者腸道通透性增加的有用的分子標(biāo)記方法，并成為新的治療檢驗(yàn)方法。這項(xiàng)研究是唯一的，并暗示一些IBS－D患者腸道通透性增加和miR－29a在血液中超微小泡和結(jié)腸組織的超表達(dá)有關(guān)［6］。事實(shí)上，改變胃腸道 miR－29a的表達(dá)可能會調(diào)解IBS患者腸道通透性是通過依賴谷氨酰胺機(jī)制，并以證實(shí)miR－29a和谷氨酰胺基因之間的功能互動。

在腸道組織中，Zhou等人［6］通過很多重要的觀察說明了miRNA在IBS發(fā)病和診斷中的角色。(1)他們表明，與正常的通透性相比，IBS－D患者的小腸和結(jié)腸組織中腸道通透性增加，miR－29a的增加和谷氨酰胺合成酶的下降。(2)在試管內(nèi)證明了miR－29a通過谷氨酰胺合成酶調(diào)節(jié)腸道通透性的能力，筆者推測:miR－29a的表達(dá)變化和上皮通透性一致;谷氨酰胺合成酶和上皮通透性的變化相反;小干擾RNA分解谷氨酰胺合成酶后腸屏障與 miR－29a會中和反應(yīng)。(3)證明了僅僅腸道通透性增加的IBSD病人血液超微小泡中的miR－29a會過表達(dá)。(4)也表明，與miR－29a一樣，在增加膜通透性的 IBS－D病人的血液和細(xì)胞樣本中發(fā)現(xiàn)許多其他的miRNA也被調(diào)控。不同的miRNA調(diào)節(jié)不同的腸道途徑最終導(dǎo)致諸多表觀遺傳和遺傳現(xiàn)象產(chǎn)生。值得注意的是，帶有潰瘍性結(jié)腸炎(UC)的結(jié)腸癌病人中，miR－29a的表達(dá)增加了2－4倍。盡管對比發(fā)現(xiàn)，它的表達(dá)在IBS病人對照組中沒有重大改變，但腸屏蔽通透性的增加確實(shí)導(dǎo)致了失調(diào)。

這些事實(shí)說明了miR－29a對腸炎和通透性的控制作用。但也帶來了適用范圍的問題，這個(gè)事實(shí)只是高通透性IBS－D患者的診斷依據(jù)和治療目標(biāo)。在血漿和血清中，它們的規(guī)模很小，相對穩(wěn)定，可以抑制核糖核酸酶的分解，隨著檢測靈敏度的提高，使血液里的miRNA成為非入侵疾病生物標(biāo)記的一個(gè)良好特征。

迄今已有六千余種miRNAs被發(fā)現(xiàn)，只有一小部分的miRNA的詳細(xì)功能已經(jīng)被描述。這些分子具有影響細(xì)胞生存到凋亡的能力，并且能進(jìn)一步與體內(nèi)的生理機(jī)制相協(xié)調(diào)。很明顯，這些分子如果出現(xiàn)問題則會導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)胞失調(diào)，最終影響到病理學(xué)層次。有評論認(rèn)為，miRNA是免疫、炎癥和宿主細(xì)胞對微生物感染的調(diào)控器［14］。據(jù)臨床調(diào)查，約三分之一的IBS患者患病之前有胃腸道的感染史，免疫系統(tǒng)與IBS的關(guān)系早已引起人們的注意，大多數(shù)人認(rèn)為活性免疫細(xì)胞參與了 IBS的發(fā)病機(jī)制［15］。免疫系統(tǒng)的細(xì)胞表達(dá)了超過100種不同的miRNA。代表性的分子，如 miR－106a、miR－150、miR－181a、miR－326、miR－221 和 miR－222。不僅調(diào)節(jié)了先天免疫細(xì)胞的功能，也對前炎性信號、抗炎性信號和細(xì)胞因子與趨化因子釋放帶來的影響有所反應(yīng)。

其他 miRNA，如 miR－132，在嚙齒動物小腸中通過抑制乙酰膽堿酯酶產(chǎn)生達(dá)到抗炎效果。Wu等描述了一個(gè)獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，在乙狀結(jié)腸潰瘍性結(jié)腸炎中影響11個(gè) miRNA的表達(dá)［7］。

還有，Bazett M等通過比較囊胞性纖維癥腸病的小鼠，即CFTR(腸粘膜電導(dǎo)調(diào)整器)缺乏的小鼠BALBc/JCftr(tm 1UNC)的腸組織與同窩出生的野生型小鼠的腸組織，發(fā)現(xiàn)有24個(gè) miRNAs高表達(dá)，且被 RT－PCR所驗(yàn)證。原有報(bào)道 BALB×C57BL/6JF2囊胞性纖維癥小鼠的腸道有一系列基因低表達(dá)，與所驗(yàn)證的通過靶基因軟件預(yù)測的24個(gè)miRNAs靶基因的表達(dá)比較，發(fā)現(xiàn)759個(gè)基因中有155個(gè)重疊，高于原有所猜想的100個(gè)基因。通路的分析鑒定了這些普遍的基因在這些磷酸酶和張力蛋白、蛋白激酶A、磷酸肌醇－3激酶/AKT信號通路中的功能，并通過 RT－PCR驗(yàn)證這些通路的基因在BALB囊胞性纖維癥小鼠腸組織中呈低表達(dá)。因此推測miRNA的表達(dá)能影響新陳代謝的異常和組織內(nèi)環(huán)境成分的平衡［16］。

特別值得注意的是參與炎癥過程的 miR－192，UC組織中的巨噬細(xì)胞炎性縮氨酸與健康組織相比，miRNA表達(dá)和目標(biāo)基因具有逆相關(guān)性。觀察IBS等慢性炎性疾病以及對照的黏膜組織通過基因芯片、定量PCR和原位雜交進(jìn)行分析，檢測結(jié)腸上皮細(xì)胞(HT29)的miRNA表達(dá)，應(yīng)用原位雜交的方法檢測表達(dá)降低的miR－192作用的靶基因。在結(jié)腸上皮細(xì)胞，被 TNF－α誘導(dǎo)的 MIP－2α的表達(dá)減少伴隨 miR－192 表達(dá)的減少，miR－192 可以調(diào)節(jié) MIP－2α的表達(dá)。這些發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了我們對miRNAs作用的認(rèn)識，提示慢性炎性疾病可能存在miRNAs表達(dá)的改變。這些發(fā)現(xiàn)也證實(shí)miRNAs可以調(diào)節(jié)結(jié)腸上皮細(xì)胞來源的趨化因子的表達(dá)。雖然沒有進(jìn)一步的探索研究，但5個(gè)IBS患者的結(jié)腸標(biāo)本表明它的模式與未激活的UC組織類似(UC組織標(biāo)記為miR－375、miR－422b和 miR－23a的表達(dá))。除了免疫細(xì)胞，miRNA也參與了生物學(xué)的上皮細(xì)胞的微環(huán)境，如miR－217、miR－122 和 miR－145，促進(jìn)上皮細(xì)胞及斑馬魚腸道平滑肌的成熟［17］。這些研究將有助于確定miRNA在解釋增長的T淋巴細(xì)胞原因中的作用，也可以探索肥大細(xì)胞中miRNA在IBS發(fā)病機(jī)制中和其他人類腸炎紊亂中的作用。

在IBS－D的研究中，還有其他的 miRNA的報(bào)道，如由于酒精的影響引起腸道通透性患者的miR－212 過表達(dá)［18］。緊密連接蛋白－1(ZO－1)水平下降增強(qiáng)了Caco－2(結(jié)腸癌細(xì)胞)單層的細(xì)胞旁通透性滲透率。在這個(gè)條件下，相對于健康的人，帶有酒精肝的結(jié)腸癌患者有高含量的 miR－212，但 ZO－1蛋白含量降低。結(jié)果與最近的研究觀察一致，IBS中ZO－1的降低伴隨著細(xì)胞旁通透性滲透率的提高，結(jié)果假設(shè)了 miR－212在腸道滲透率調(diào)整中的重要作用。miRNA的腸黏膜免疫調(diào)節(jié)通過上皮細(xì)胞的T細(xì)胞的功能也有報(bào)道。

IBS是與5－HT系統(tǒng)功能失調(diào)有關(guān)的綜合征。作為一種順式調(diào)節(jié)變體，5－HT3受體亞單位 HTR3A和HTR3E的非翻譯區(qū)可能參與了疾病的發(fā)生機(jī)制。有學(xué)者對英國的200例IBS患者和100例健康對照者的標(biāo)本進(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)女性 IBS－D患者HTR3E的3’非翻譯區(qū)變體 C端76位堿基出現(xiàn)G的幾率大于A。這種聯(lián)系在包含119例IBS－D患者的和195例對照的德國的一項(xiàng)重復(fù)研究中得到證實(shí)。兩組樣本綜合分析得出C端76位堿基出現(xiàn)G的幾率大于 A與女性 IBS－D患者顯著相關(guān)。在報(bào)告基因中，C端76位堿基出現(xiàn)G的幾率大于A，影響 miR－510與 HTR3E 3’－UTR 區(qū)域的結(jié)合，導(dǎo)致熒光素酶的高表達(dá)。原位雜交和 RT－PCR顯示HTR3E和miR－510共同位于腸上皮細(xì)胞。這是首次發(fā)現(xiàn)miRNA通過順式調(diào)節(jié)變體影響5－HT受體基因的表達(dá)，這種調(diào)節(jié)作用與女性IBS－D患者相關(guān)［8］。

4 展望

盡管將miRNA技術(shù)作為治療IBS是令人興奮的，但同時(shí)也面臨著許多挑戰(zhàn)，包括潛在的脫靶效應(yīng)和傳遞問題［19］。最大的挑戰(zhàn)之一是體內(nèi)的miRNA如何在細(xì)胞內(nèi)準(zhǔn)確的傳遞足夠高濃度的合成寡核苷酸分子，以達(dá)到對特定組織中的分子進(jìn)行抑制或激活的目的［20］。第二個(gè)挑戰(zhàn)是，許多這些寡核苷酸在體內(nèi)不穩(wěn)定，大多會在血清或組織被蛋白酶降解。最后，寡核苷酸的大小和負(fù)極會成為橫跨各種細(xì)胞膜內(nèi)吞作用的障礙。微泡可能會攜帶RNA、miRNA或小分子物質(zhì)通過細(xì)胞膜以克服這些傳遞障礙。微泡可作為一種生理的傳播媒介傳遞不同的分子信號，如傳遞 miRNA或寡核苷酸的改變，到有一定距離的細(xì)胞和具體組織中。在 IBS－D患者中發(fā)現(xiàn)了獨(dú)特的微泡和 miR－29a超表達(dá)的聯(lián)系，這就證明了應(yīng)用微泡傳遞信息的可行性［6］。

隨著對miRNA的不斷探索和了解，更多的研究是集中在惡性腫瘤等方面，而對其在消化系統(tǒng)良性疾病的發(fā)生、發(fā)展中的重要性報(bào)道很少。所以，對IBS的研究，我們認(rèn)為尚有兩個(gè)問題有待解決:(1)找到最適合的 IBS動物模型。引用Naliboff［21］的一句話:建立一種“綜合的”IBS模型，這種模型集合了IBS有關(guān)的生理、認(rèn)知、應(yīng)激等各個(gè)組成部分，可以更好的使人認(rèn)識IBS這一復(fù)雜的功能性腸道疾病，這也將是最符合人類發(fā)病機(jī)制的IBS模型。(2)通過IBS動物模型找出最全面的特異性miRNAs。而這方面的研究報(bào)道甚少，還處于起步階段。另外，IBS中究竟有多少種 miRNA參與其中，都是哪些miRNA，各個(gè)miRNA作用的靶基因是哪些，通過哪些具體的途徑來與靶基因發(fā)生作用，這些問題還有待進(jìn)一步研究。所以不斷發(fā)掘出它們的生物學(xué)功能，最終探明其表達(dá)調(diào)控機(jī)理，對更好的了解IBS具有十分深遠(yuǎn)的意義。因此，我們未來努力的方向就是應(yīng)用體內(nèi)微泡作為一種有效的傳遞介質(zhì)為以miRNA為基礎(chǔ)(使用特定的miRNA抑制劑或模仿靶基因的表達(dá))治療IBS提供幫助。

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Overview of Relevance between MicroRNA and Irritable Bowel Syndrome

ZHAO Hong－shu，CHEN Min－li
(Laboratory Animal Research Center，Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou 310053，China)

The irritable bowel syndrome(IBS)is a common disorder of unknown etiology.A group of dysregulated microRNAs(miRNAs)in blood microvesicles and in colon tissue have been identified in IBS patients.Research on miRNA，first phase may serve as a new way to further understand the pathophysiology of IBS characteristics，and eventually will leads us to use new strategy for diagnosis and treatment of IBS method by using miRNAs.Currently，there is not a lot of study with the role of miRNA in IBS.This paper summarize the work about miRNA on IBS.

Irritable bowel syndrome;MicroRNA

R332

A

1671－7856(2012)09－0068－04

10.3969.j.issn.1671.7856.2012.009.015

2012－08－18

浙江省教育廳重大科技攻關(guān)項(xiàng)目(ZD2009004);浙江省衛(wèi)生高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程項(xiàng)目。

趙泓舒(1987－)，女，在讀碩士生，研究方向:中藥藥理。

陳民利(1963－)，女，教授、碩士，研究方向:實(shí)驗(yàn)動物與比較醫(yī)學(xué)，E－mail:minlichen01@yahoo.com.cn。